Question

3．云南鎳白銅（銅鎳合金）聞名中外，曾主要用于造幣，亦可用于制作仿銀飾品．請回答下列問題：
（1）鎳元素基態原子的電子排布式為1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，3d能級上的未成對電子數為2．
（2）硫酸鎳溶于氨水形成[Ni（NH₃）₆]SO₄藍色溶液．
①[Ni（NH₃）₆]SO₄中陰離子的中心原子的雜化類型是sp³．
②[Ni（NH₃）₆]SO₄陽離子中提供空軌道的粒子是Ni²⁺．
③N原子的第一電離能＞（填“＞”、“=”或“＜”）O原子的第一電離能，原因是N原子2p能級半充滿；
（3）某鎳白銅合金的立方晶胞結構如圖所示．
①晶胞中鎳原子與銅原子的數量比為1：3．
②若合金的密度為d g•cm^-3，則該晶胞中距離最近的兩個Cu原子的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{64×3+197}{d{N}_{A}}}$×$1{0}^{-{7}^{\;}}$ nm．（寫出表達式，N_A表示阿伏伽德羅常數）

Answer 1

分析 （1）Ni元素原子核外電子數為28，結合能量最低原理書寫核外電子排布式；
（2）①SO₄^2-中S原子的孤電子對數=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價層電子對數=4+0=4；
②[Ni（NH₃）₆]SO₄陽離子中提供空軌道的粒子是Ni²⁺提供空軌道，NH₃中N原子含有孤電子對，二者之間形成配位鍵；
③N原子2p能級半充滿的穩定結構；
（3）①根據均攤法計算晶胞中Ni、Cu原子數目；
②該晶胞中面上的兩個Au原子和一個Cu原子緊密相鄰，棱上的兩個Au原子距離最近，距離最近的兩個Au原子核間距=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{ρ}}$，所以該晶胞中距離最近的兩個Cu原子的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{ρ}}$．

解答 解：（1）Ni元素原子核外電子數為28，核外電子排布式為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²，3d能級上的未成對電子數為2，
故答案為：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁸4s²；2；
（2）①SO₄^2-中S原子的孤電子對數=$\frac{6+2-2×4}{2}$=0，價層電子對數=4+0=4，所以中心原子的雜化類型是sp³，
故答案為：sp³；
②[Ni（NH₃）₆]SO₄陽離子中提供空軌道的粒子是Ni²⁺提供空軌道，NH₃中N原子含有孤電子對，二者之間形成配位鍵，故答案為：Ni²⁺；
③N原子2p能級半充滿的穩定結構，所以N原子的第一電離能大于O原子的第一電離能，故答案為：＞；N原子2p能級半充滿；
（3）①晶胞中Ni處于頂點，Cu處于面心，則晶胞中Ni原子數目為8×$\frac{1}{8}$=1、Cu原子數目=6×$\frac{1}{2}$=3，故晶胞中鎳原子與銅原子的數量比為1：3，
故答案為：1：3；   
②該晶胞中面上的兩個Au原子和一個Cu原子緊密相鄰，棱上的兩個Au原子距離最近，距離最近的兩個Au原子核間距=$\root{3}{\frac{\frac{M}{{N}_{A}}}{ρ}}$=$\root{3}{\frac{64×3+197}{d{N}_{A}}}$cm，所以所以該晶胞中距離最近的兩個Cu原子的距離為$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{64×3+197}{d{N}_{A}}}$×$1{0}^{-{7}^{\;}}$nm，故答案為：$\frac{\sqrt{2}}{2}$$\root{3}{\frac{64×3+197}{d{N}_{A}}}$×$1{0}^{-{7}^{\;}}$．

點評 本題考查物質結構和性質，涉及核外電子排布、空間構型與雜化方式判斷、配位鍵、電離能、晶胞計算等，注意對基礎知識的理解掌握，題目難度中等．